JP2011009500A - Method and apparatus for manufacturing semiconductor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor manufacturing method and apparatus, capable of uniformly forming a film on a wafer by inhibiting a jumping phenomenon of the wafer, preventing a decline in yield and productivity and improving the reliability of a semiconductor device.SOLUTION: The semiconductor manufacturing method includes: carrying a wafer into a reaction furnace; placing the wafer on a lifted push-up shaft; disposing an in-heater for heating the wafer so that a difference in temperature between the central part and the outer periphery of the wafer may be within a predetermined range and an out-heater for heating the outer periphery of the wafer, at a first position; heating up the wafer on the push-up shaft by the in-heater and out-heater; lowering the push-up shaft; holding the wafer on a holding member; disposing the in-heater and out-heater at a second position so that the temperatures of the central part and the outer periphery of the wafer may be substantially the same; heating the wafer on the holding member at a predetermined temperature; rotating the wafer; and supplying a process gas onto the wafer.

Description

本発明は、例えば半導体ウェーハの裏面より加熱しながら表面に反応ガスを供給して成膜を行なうために用いられる半導体製造方法および半導体製造装置に関する。   The present invention relates to a semiconductor manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus used for film formation by supplying a reaction gas to the front surface while heating from the back surface of a semiconductor wafer, for example.

近年、半導体装置の低価格化、高性能化の要求に伴い、ウェーハの成膜工程における高い生産性とともに、膜厚均一性の向上など高品質化が要求されている。   In recent years, along with demands for lowering the cost and higher performance of semiconductor devices, there has been a demand for higher quality such as improvement in film thickness uniformity as well as high productivity in the wafer film forming process.

このような要求を満たすために、枚葉式のエピタキシャル成膜装置を用い、例えば反応炉内において900rpm以上で高速回転しながら、プロセスガスを供給し、ヒータを用いて裏面より加熱する裏面加熱方式が用いられている。   In order to satisfy such a requirement, there is a backside heating method in which a single-wafer epitaxial film forming apparatus is used, for example, a process gas is supplied while rotating at a high speed of 900 rpm or more in a reaction furnace and heated from the backside using a heater. It is used.

このような裏面加熱方式において、予め例えば700℃程度に加熱された反応炉内に、常温のウェーハを導入して、部材上に移載する際、中央部材を冷却することにより、ウェーハ中央部の温度が低下して温度ムラが生じるという問題がある。そこで、中央部材を余分に加熱する手法が提案されている(例えば特許文献1など参照)。   In such a backside heating method, when a wafer at room temperature is introduced into a reaction furnace heated to about 700 ° C. in advance and transferred onto the member, the central member is cooled, There is a problem that the temperature decreases and temperature unevenness occurs. Therefore, a method of heating the central member excessively has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2002−43302号公報([0028]〜[0029]など)JP 2002-43302 A ([0028] to [0029] etc.)

上述したように、中央部を加熱することにより、高温の反応炉内に常温のウェーハを導入する際に生じるウェーハの温度ムラを、ある程度抑制することが可能である。しかしながら、実際はウェーハの温度ムラが全くない状態に制御することは困難である。特に裏面に酸化膜が形成されている場合、自重によるだけでなく、表面と裏面の温度差、熱膨張率の違いなどにより、ウェーハに反りが生じてしまう。   As described above, by heating the central portion, it is possible to suppress to some extent the temperature unevenness of the wafer that occurs when a normal temperature wafer is introduced into a high temperature reactor. However, it is actually difficult to control the wafer so that there is no temperature unevenness. In particular, when an oxide film is formed on the back surface, the wafer is warped not only due to its own weight but also due to a temperature difference between the front surface and the back surface, a difference in thermal expansion coefficient, and the like.

そして、ウェーハを加熱することにより、凹状態から凸状態に変形するために、ウェーハの跳ね現象が生じてしまう。このような跳ね現象により、ウェーハが通常の位置よりずれ、水平保持ができなくなったり、脱落して破損するなどにより、歩留り、生産性が低下するとともに、膜厚のばらつきにより、半導体装置の信頼性が低下するという問題が生じる。   Then, since the wafer is heated and deformed from the concave state to the convex state, the wafer splash phenomenon occurs. Due to this splashing phenomenon, the wafer is displaced from its normal position and cannot be held horizontally, or dropped and damaged, resulting in a decrease in yield and productivity. Problem arises.

反りの変位量は、温度に依存し、ある程度中央部と外周部の温度差を抑えることにより、変形量を抑えることが可能である。温度差が大きくなると、凹状態から凸状態への変形量が大きくなるが、ある程度温度差が大きくなると、凹状態から凸状態に変形する温度も上昇する。すなわち、ある程度ウェーハの中央部と外周部の温度差が大きくなると、ウェーハを成膜温度まで上昇させても、凹状態から凸状態に変形しない。   The amount of warp displacement depends on the temperature, and the amount of deformation can be suppressed by suppressing the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion to some extent. As the temperature difference increases, the amount of deformation from the concave state to the convex state increases, but when the temperature difference increases to some extent, the temperature at which the concave state changes to the convex state also increases. That is, when the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion of the wafer becomes large to some extent, even if the wafer is raised to the film formation temperature, it does not deform from the concave state to the convex state.

本発明は、このような新たな知見に基づいてなされたものであり、ウェーハの跳ね現象を抑え、ウェーハ上に均一に成膜を行うとともに、歩留り、生産性の低下を抑え、半導体装置の信頼性の向上を図ることが可能な半導体製造方法および半導体製造装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made on the basis of such new knowledge, suppresses the wafer jumping phenomenon, uniformly forms a film on the wafer, suppresses yield and productivity, and reduces the reliability of the semiconductor device. An object of the present invention is to provide a semiconductor manufacturing method and a semiconductor manufacturing apparatus capable of improving the performance.

本発明の半導体製造方法は、反応炉内にウェーハを搬入し、上昇させた突き上げシャフト上にウェーハを載置し、ウェーハの中心部と外周部が所定範囲の温度差となるように、ウェーハを加熱するためのインヒータと、ウェーハの外周部を加熱するためのアウトヒータを、第1の位置に配置して、突き上げシャフト上のウェーハを、インヒータおよびアウトヒータにより昇温し、突き上げシャフトを下降させて、保持部材上にウェーハを保持し、ウェーハの中心部と外周部の温度が実質均一となるように、インヒータおよびアウトヒータを第2の位置に配置して、保持部材上のウェーハを所定の温度で加熱し、ウェーハを回転させ、ウェーハ上にプロセスガスを供給することを特徴とする。   In the semiconductor manufacturing method of the present invention, the wafer is loaded into the reaction furnace, the wafer is placed on the raised push-up shaft, and the wafer is placed so that the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer is within a predetermined range. An in-heater for heating and an out-heater for heating the outer periphery of the wafer are arranged at the first position, and the temperature of the wafer on the push-up shaft is raised by the in-heater and the out-heater, and the push-up shaft is lowered. The wafer is held on the holding member, and the in-heater and the out-heater are arranged at the second position so that the temperatures at the center and the outer periphery of the wafer are substantially uniform, and the wafer on the holding member is Heating at a temperature, rotating the wafer, and supplying a process gas onto the wafer.

また、本発明の半導体製造方法において、ウェーハは、突き上げシャフトを下降させるまで、凹状態で維持されることが好ましい。   In the semiconductor manufacturing method of the present invention, the wafer is preferably maintained in a concave state until the push-up shaft is lowered.

また、本発明の半導体製造方法において、突き上げシャフトを上昇させた状態で、インヒータよりアウトヒータの温度が低くなるように制御することが好ましい。   In the semiconductor manufacturing method of the present invention, it is preferable to control the temperature of the outheater to be lower than that of the inheater with the push-up shaft raised.

さらに、本発明の半導体製造方法において、アウトヒータを、インヒータと保持部材との間で上下に移動させることができる。   Furthermore, in the semiconductor manufacturing method of the present invention, the outheater can be moved up and down between the inheater and the holding member.

また、本発明の半導体製造装置は、ウェーハが成膜処理される反応炉と、反応炉にプロセスガスを供給するためのガス供給機構と、反応炉よりガスを排出するためのガス排出機構と、ウェーハを上昇・下降させるための突き上げシャフトを有するウェーハ駆動機構と、ウェーハを載置する保持部材と、保持部材の下部に設置され、ウェーハを所定の温度に加熱するためのインヒータと、
保持部材の下部で、インヒータの上部に設置され、ウェーハの外周部を所定の温度に加熱するためのアウトヒータと、
インヒータおよびアウトヒータの位置を、それぞれ独立して上下に移動させるためのヒータ駆動機構と、インヒータおよびアウトヒータの温度を、それぞれ制御するための温度制御機構と、
ウェーハを回転させるための回転機構と、を備えることを特徴とする。
The semiconductor manufacturing apparatus of the present invention includes a reaction furnace in which a wafer is formed into a film, a gas supply mechanism for supplying process gas to the reaction furnace, a gas discharge mechanism for discharging gas from the reaction furnace, A wafer drive mechanism having a push-up shaft for raising and lowering the wafer, a holding member for placing the wafer, an in-heater for heating the wafer to a predetermined temperature, installed under the holding member,
An out-heater for heating the outer periphery of the wafer to a predetermined temperature at the lower part of the holding member and on the upper part of the in-heater;
A heater drive mechanism for independently moving the position of the in-heater and out-heater up and down, and a temperature control mechanism for controlling the temperatures of the in-heater and out-heater, respectively.
And a rotation mechanism for rotating the wafer.

本発明によれば、半導体装置の成膜工程において、ウェーハの跳ね現象を抑え、ウェーハ上に均一に成膜を行うとともに、歩留り、生産性の低下を抑え、半導体装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。   According to the present invention, in the film formation process of a semiconductor device, the splashing phenomenon of the wafer is suppressed, the film is uniformly formed on the wafer, the yield and productivity are suppressed, and the reliability of the semiconductor device is improved. It becomes possible.

本発明の一態様の半導体製造装置の断面を示す図。FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor manufacturing apparatus of one embodiment of the present invention. 本発明の一態様における半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 本発明の一態様における半導体装置の製造工程を示す図。4A and 4B illustrate a manufacturing process of a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. 本発明の一態様におけるウェーハを昇温させた時の中心部と外周部の温度差による変位量と温度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the displacement amount by the temperature difference of a center part and an outer peripheral part when temperature is raised in the wafer in 1 aspect of this invention, and temperature.

以下、本発明の実施形態について、図を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
図1に本実施形態の半導体製造装置であるエピタキシャル成長装置の断面図を示す。図に示すように、例えばφ200mmのウェーハwが成膜処理される反応炉11には、反応炉11上方より、トリクロロシラン(TCS)、ジクロロシランなどのソースガスを含むプロセスガスなどをウェーハw上に供給するためのガス供給機構(図示せず)と接続されたガス供給口12が設置されている。そして、反応炉11下方には、例えば2箇所にガスを排出し、反応炉11内の圧力を一定(常圧)に制御するためのガス排出機構(図示せず)と接続されたガス排出口13が設置されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of an epitaxial growth apparatus which is a semiconductor manufacturing apparatus of this embodiment. As shown in the figure, for example, a process gas including a source gas such as trichlorosilane (TCS) or dichlorosilane is applied to the reaction furnace 11 in which a wafer w having a diameter of 200 mm is formed on the wafer w from above the reaction furnace 11. A gas supply port 12 connected to a gas supply mechanism (not shown) for supplying to is provided. A gas discharge port connected to a gas discharge mechanism (not shown) for discharging gas to, for example, two places below the reaction furnace 11 and controlling the pressure in the reaction furnace 11 to be constant (normal pressure). 13 is installed.

反応炉11上部には、ガス供給口12から供給されたプロセスガスを、ウェーハw上に整流状態で供給するための整流板14が設置されている。そして、その下方には、ウェーハwを保持するための保持部材であるサセプタ15が設置されている。さらに、サセプタ15と接続され、回転軸、モータなどから構成される回転駆動機構(図示せず)と接続されたリング16が設置されている。   A rectifying plate 14 for supplying the process gas supplied from the gas supply port 12 to the wafer w in a rectified state is installed on the upper portion of the reaction furnace 11. A susceptor 15 that is a holding member for holding the wafer w is disposed below the susceptor 15. Further, a ring 16 connected to a susceptor 15 and connected to a rotation drive mechanism (not shown) including a rotation shaft and a motor is installed.

サセプタ15の下方には、例えばSiCからなるウェーハwを加熱するためのインヒータ17aが設置されている。さらに、サセプタ15とインヒータ17aの間には、例えばSiCからなるウェーハwの外周部を加熱するためのアウトヒータ17bが設置されている。インヒータ17aの下部には、ウェーハwを効率的に加熱するための円盤状のリフレクター18が設置されている。そして、インヒータ17a、リフレクター18を貫通するように設けられ、ウェーハwを上下に移動させるためのウェーハ駆動機構(図示せず)と接続された突き上げシャフト19が設置されている。   Below the susceptor 15, an in-heater 17a for heating a wafer w made of, for example, SiC is installed. Furthermore, between the susceptor 15 and the in-heater 17a, an out-heater 17b for heating the outer peripheral portion of the wafer w made of, for example, SiC is installed. A disc-shaped reflector 18 for efficiently heating the wafer w is installed below the in-heater 17a. A push-up shaft 19 is provided so as to penetrate the in-heater 17a and the reflector 18 and connected to a wafer drive mechanism (not shown) for moving the wafer w up and down.

反応炉11の外部には、インヒータ17a、アウトヒータ17bと接続され、それぞれの温度を制御するための温度制御機構20と、モータ、シリンダ(図示せず)などから構成され、それぞれ独立して上下駆動させるためのヒータ駆動機構21a、21bが設けられている。   The reactor 11 is connected to an in-heater 17a and an out-heater 17b, and includes a temperature control mechanism 20 for controlling the respective temperatures, a motor, a cylinder (not shown), and the like. Heater drive mechanisms 21a and 21b for driving are provided.

このような半導体製造装置を用いて、例えば、900nmの裏面酸化膜が形成されたφ200mmのウェーハw上にSiエピタキシャル膜を形成する。   Using such a semiconductor manufacturing apparatus, for example, a Si epitaxial film is formed on a φ200 mm wafer w on which a back-side oxide film of 900 nm is formed.

先ず、図2に示すように、反応炉11のゲート(図示せず)を開にして、ロボットハンド22により、ウェーハwを例えば炉内が700℃に加熱された反応炉11に搬入する。このとき、ウェーハwは、温度分布のばらつきがなく、自重により若干凹状となっている。   First, as shown in FIG. 2, the gate (not shown) of the reaction furnace 11 is opened, and the wafer w is carried into the reaction furnace 11 in which the inside of the furnace is heated to 700 ° C. by the robot hand 22. At this time, the wafer w does not vary in temperature distribution and is slightly concave due to its own weight.

次いで、突き上げシャフト19を上昇させ、ウェーハwを突き上げシャフト19上に載置し、ロボットハンド22を反応炉11外部に搬出して、ゲート(図示せず)を閉にする。そして、例えばHガスなどを、ガス供給機構(図示せず)よりガス供給口12を経て反応炉11内に導入する。 Next, the push-up shaft 19 is raised, the wafer w is placed on the push-up shaft 19, the robot hand 22 is carried out of the reaction furnace 11, and the gate (not shown) is closed. For example, H 2 gas or the like is introduced into the reaction furnace 11 through a gas supply port 12 from a gas supply mechanism (not shown).

このとき、室温のHガスをウェーハw上に導入し、それが反応炉11内を対流することにより、特にウェーハw中心部の温度が低下する。そこで、ヒータ駆動機構21a、22aにより、図3に示すように、インヒータ17aを上昇させ、あるいはアウトヒータ17bを下降させることにより、またはこれら双方により、ウェーハw面内の温度分布を中心部の温度が高くなるように制御して、予備加熱を行う。 At this time, the H 2 gas at room temperature is introduced onto the wafer w and convects in the reaction furnace 11, so that the temperature at the center of the wafer w is particularly lowered. Therefore, as shown in FIG. 3, the heater driving mechanisms 21a and 22a raise the in-heater 17a, lower the out-heater 17b, or both, and the temperature distribution in the wafer w plane is changed to the temperature at the center. Is controlled so as to be high, and preheating is performed.

例えば、ウェーハwの裏面と成膜時のインヒータ17a、アウトヒータ17bとの距離を基準としたとき、インヒータ17aについては、ウェーハw裏面との距離が0〜10%程度小さくなるように上昇させ、アウトヒータ17bについては、0〜15%程度大きくなるように下降させる。かつ、インヒータ17aとアウトヒータ17bが、例えば2mm程度の間隙を有して接触しないように配置する。   For example, when the distance between the back surface of the wafer w and the in-heater 17a and out-heater 17b at the time of film formation is used as a reference, the in-heater 17a is raised so that the distance from the back surface of the wafer w is reduced by about 0 to 10%. The outheater 17b is lowered so as to increase by about 0 to 15%. In addition, the in-heater 17a and the out-heater 17b are arranged so as not to contact each other with a gap of about 2 mm, for example.

このように配置することにより、ウェーハwの到達温度を例えば1100℃としたとき、1100℃まで上昇しても凸状態に変形しない臨界温度差以上(例えば40℃以上)となるように制御することができる。   By arranging in this way, when the ultimate temperature of the wafer w is 1100 ° C., for example, it is controlled so that it is not less than the critical temperature difference (for example, 40 ° C. or more) that does not deform into a convex state even if it reaches 1100 ° C. Can do.

このとき、臨界温度差は、ウェーハを所定の温度まで昇温させた時の中心部と外周部の温度差による変位量と温度の関係より求めることができる。   At this time, the critical temperature difference can be obtained from the relationship between the amount of displacement and the temperature due to the temperature difference between the central portion and the outer peripheral portion when the wafer is heated to a predetermined temperature.

例えば、φ200mm、0.725mm厚で、900nm厚の裏面酸化膜が形成されたウェーハwについて、中心部の温度を700℃から1200℃まで昇温させた場合を例に挙げて説明する。   For example, a case where the temperature of the central portion of the wafer w having a φ200 mm, 0.725 mm thickness, and a 900 nm thick backside oxide film is raised from 700 ° C. to 1200 ° C. will be described as an example.

図4に示すように、中心部(例えば中心から20mm)と外周部(例えば中心から90mm)の温度差が30℃以下のときは変位量も小さく、900℃程度でなだらかに凹状態から凸状態に変化する。   As shown in FIG. 4, when the temperature difference between the central part (for example, 20 mm from the center) and the outer peripheral part (for example, 90 mm from the center) is 30 ° C. or less, the amount of displacement is also small, and the convex state is from a gently concave state to about 900 ° C. To change.

そして、温度差が30℃を超えて36℃未満までは、900℃で急激に凹状態から凸状態に変化し、36℃を超えると、温度差に依存して、凹状態から凸状態に変化する温度も上昇する。   Then, when the temperature difference exceeds 30 ° C. and below 36 ° C., it changes suddenly from a concave state to a convex state at 900 ° C., and when it exceeds 36 ° C., it changes from a concave state to a convex state depending on the temperature difference. The temperature to be increased also increases.

さらに、温度差が40℃のとき、1200℃まで上昇させても、凹状態から凸状態に変化しない。このとき、その温度差40℃を、ウェーハを1200℃まで上昇させても凹状態のままとなる臨界温度差とする。そして、この温度差以上となるようにウェーハ面内の温度分布を制御する。   Further, when the temperature difference is 40 ° C., even if the temperature difference is increased to 1200 ° C., the concave state does not change to the convex state. At this time, the temperature difference of 40 ° C. is set as a critical temperature difference that remains concave even when the wafer is raised to 1200 ° C. Then, the temperature distribution in the wafer surface is controlled so as to be equal to or greater than this temperature difference.

次いで、突き上げシャフト19を下降させることにより、ウェーハwをサセプタ15上に載置する。そして、ヒータ駆動機構21a、22aにより、インヒータ17aを下降させ、あるいはアウトヒータ17bを上昇させ、またはこれら双方を移動させ、所定の位置に配置する。さらに、温度制御機構21により、ウェーハwの面内温度が均一に1100℃となるように、インヒータ17aを1400℃、アウトヒータ17bを1500℃程度に制御する。   Next, the push-up shaft 19 is lowered to place the wafer w on the susceptor 15. Then, the heater driving mechanisms 21a and 22a are used to lower the in-heater 17a, raise the out-heater 17b, or move both of them, and place them at predetermined positions. Further, the temperature control mechanism 21 controls the in-heater 17a to 1400 ° C. and the out-heater 17b to about 1500 ° C. so that the in-plane temperature of the wafer w is uniformly 1100 ° C.

そして、回転駆動機構により、ウェーハwを、例えば900rpmで回転させるとともに、プロセスガスをガス供給口12より整流板14を介して整流状態でウェーハw上供給する。プロセスガスは、例えばTCS濃度が2.5%となるように調製し、例えば50SLMで供給する。   Then, the rotational drive mechanism rotates the wafer w at, for example, 900 rpm, and supplies process gas from the gas supply port 12 through the rectifying plate 14 in a rectified state onto the wafer w. The process gas is prepared to have a TCS concentration of 2.5%, for example, and supplied at, for example, 50 SLM.

一方、余剰となったTCSを含むプロセスガス、希釈ガス、反応副生成物であるHClなどのガスを、ガス排出口13より排出し、反応炉11内の圧力を一定(例えば常圧)に制御し、ウェーハw上にSiエピタキシャル膜を成長させる。   On the other hand, gas such as excess process gas including TCS, dilution gas, and reaction by-product HCl is discharged from the gas discharge port 13, and the pressure in the reaction furnace 11 is controlled to be constant (for example, normal pressure). Then, an Si epitaxial film is grown on the wafer w.

このように、ウェーハwを反応炉11中に搬入し、サセプタ15上に載置するまで、ウェーハw中心部と外周部の温度差を臨界温度差より大きくなるように、インヒータ17a、アウトヒータ17bを配置して予備加熱を行う。このように予備加熱を行うことにより、ウェーハwが凹状態で維持され、ウェーハの跳ね現象を抑えることができる。そして、ウェーハ上に均一に成膜を行うとともに、歩留り、生産性の低下を抑え、半導体装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。   Thus, until the wafer w is loaded into the reaction furnace 11 and placed on the susceptor 15, the in-heater 17 a and the out-heater 17 b are set so that the temperature difference between the central portion and the outer periphery of the wafer w becomes larger than the critical temperature difference. To preheat. By performing preheating in this manner, the wafer w is maintained in a concave state, and the wafer splash phenomenon can be suppressed. Then, it is possible to uniformly form a film on the wafer, suppress a decrease in yield and productivity, and improve the reliability of the semiconductor device.

(実施形態2)
本実施形態において、実施形態1と同様のエピタキシャル成長装置を用いるが、予備加熱時のヒータの位置が異なっている。
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the same epitaxial growth apparatus as in the first embodiment is used, but the position of the heater during the preheating is different.

実施形態1と同様にウェーハwを搬入して突き上げシャフト19上に載置した後、ヒータ駆動機構21a、21bにより、今度はインヒータ17aを下降させ、あるいはアウトヒータ17bを上昇させることにより、またはこれら双方により、ウェーハw中心部と外周部の温度差が30℃以下となるように制御して、予備加熱を行う。   After the wafer w is loaded and placed on the push-up shaft 19 as in the first embodiment, the heater driving mechanisms 21a and 21b are used to lower the in-heater 17a or raise the out-heater 17b. By both, preheating is performed by controlling the temperature difference between the central portion of the wafer w and the outer peripheral portion to be 30 ° C. or less.

例えば、ウェーハwの裏面と成膜時のインヒータ17a、アウトヒータ17bとの距離を基準としたとき、インヒータ17aについては、ウェーハw裏面との距離が0〜10%程度大きくなるように下降させ、アウトヒータ17bについては、0〜5%程度小さくなるように上昇させる。かつ、インヒータ17aとアウトヒータ17bが、例えば2mm程度の間隙を有して接触しないように配置する。   For example, when the distance between the back surface of the wafer w and the in-heater 17a and out-heater 17b at the time of film formation is used as a reference, the in-heater 17a is lowered so that the distance from the back surface of the wafer w is increased by about 0 to 10%. About the outheater 17b, it raises so that it may become about 0 to 5% small. In addition, the in-heater 17a and the out-heater 17b are arranged so as not to contact each other with a gap of about 2 mm, for example.

このように配置することにより、ウェーハwの到達温度を例えば1100℃としたとき、1100℃まで上昇しても、変形がなだらかな温度差範囲以上(例えば30℃以下)となるように制御することができる。   By arranging in this way, when the ultimate temperature of the wafer w is set to 1100 ° C., for example, even if it rises to 1100 ° C., the deformation is controlled to be within a gentle temperature difference range (for example, 30 ° C. or less). Can do.

このように予備加熱を行うことにより、ウェーハwの変形が抑えられ、ウェーハの跳ね現象を抑えることができる。そして、実施形態1と同様に、ウェーハ上に均一に成膜を行うとともに、歩留り、生産性の低下を抑え、半導体装置の信頼性の向上を図ることが可能となる。   By performing preliminary heating in this way, deformation of the wafer w can be suppressed and the wafer jump phenomenon can be suppressed. As in the first embodiment, it is possible to uniformly form a film on the wafer, suppress a decrease in yield and productivity, and improve the reliability of the semiconductor device.

これら実施形態において、さらにインヒータ17a、アウトヒータ17bの温度を制御することにより、ウェーハwを所定の温度分布としてもよい。すなわち、インヒータ17aの温度を、実施形態1においては、アウトヒータ17bの温度より高く、実施形態2においては、アウトヒータ17bの温度より低くなるように制御することにより、制御できる温度範囲を増大させることができる。   In these embodiments, the wafer w may have a predetermined temperature distribution by further controlling the temperatures of the in-heater 17a and the out-heater 17b. That is, the controllable temperature range is increased by controlling the temperature of the in-heater 17a to be higher than the temperature of the out-heater 17b in the first embodiment and lower than the temperature of the out-heater 17b in the second embodiment. be able to.

また、これら実施形態において、搬入、予備加熱時に、突き上げシャフト19上に直接ウェーハwを載置したが、突き上げシャフト上にサセプタ15を介してウェーハwを載置してもよい。このとき、サセプタは分割されていてもよく、分割されたサセプタのパーツを他のパーツ上に載置してもよい。   In these embodiments, the wafer w is placed directly on the push-up shaft 19 during loading and preliminary heating. However, the wafer w may be placed on the push-up shaft via the susceptor 15. At this time, the susceptor may be divided, and the parts of the divided susceptor may be placed on other parts.

本実施形態によれば、半導体ウェーハwにエピタキシャル膜などの膜を高い生産性で安定して形成することが可能となる。そして、ウェーハの歩留り向上と共に、素子形成工程及び素子分離工程を経て形成される半導体装置の歩留りの向上、素子特性の安定を図ることが可能となる。特にN型ベース領域、P型ベース領域や、絶縁分離領域などに100μm以上の厚膜成長が必要な、パワーMOSFETやIGBTなどのパワー半導体装置のエピタキシャル形成工程に適用されることにより、良好な素子特性を得ることが可能となる。   According to the present embodiment, a film such as an epitaxial film can be stably formed on the semiconductor wafer w with high productivity. As well as improving the yield of the wafer, it is possible to improve the yield of the semiconductor device formed through the element formation process and the element isolation process and to stabilize the element characteristics. In particular, an excellent element can be obtained by being applied to an epitaxial formation process of a power semiconductor device such as a power MOSFET or IGBT that requires a thick film growth of 100 μm or more in an N-type base region, a P-type base region, an insulating isolation region, or the like. It becomes possible to obtain characteristics.

また、本実施形態においては、Si単結晶層(エピタキシャル膜)形成の場合を説明したが、本実施形態は、ポリSi層形成時にも適用することも可能である。また、例えばSiO膜やSi膜などSi膜以外の成膜や、例えばGaAs層、GaAlAsやInGaAsなど化合物半導体などにおいても適用することも可能である。その他要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。 In the present embodiment, the case of forming the Si single crystal layer (epitaxial film) has been described. However, the present embodiment can also be applied when forming the poly-Si layer. Further, the present invention can also be applied to film formation other than Si film such as SiO 2 film and Si 3 N 4 film, and compound semiconductor such as GaAs layer, GaAlAs and InGaAs. Various other modifications can be made without departing from the scope of the invention.

11…反応炉
12…ガス供給口
13…ガス排出口
14…整流板
15…サセプタ
16…リング
17a…インヒータ
17b…アウトヒータ
18…リフレクター
19…突き上げシャフト
20…温度制御機構
21a、21b…ヒータ駆動機構
22…ロボットハンド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Reactor 12 ... Gas supply port 13 ... Gas discharge port 14 ... Current plate 15 ... Susceptor 16 ... Ring 17a ... In heater 17b ... Out heater 18 ... Reflector 19 ... Push-up shaft 20 ... Temperature control mechanism 21a, 21b ... Heater drive mechanism 22 ... Robot hand

Claims (5)

反応炉内にウェーハを搬入し、
上昇させた突き上げシャフト上に前記ウェーハを載置し、
前記ウェーハの中心部と外周部が所定範囲の温度差となるように、前記ウェーハを加熱するためのインヒータと、前記ウェーハの外周部を加熱するためのアウトヒータを、第1の位置に配置して、前記突き上げシャフト上の前記ウェーハを、前記インヒータおよび前記アウトヒータにより昇温し、
前記突き上げシャフトを下降させて、保持部材上に前記ウェーハを保持し、
前記ウェーハの中心部と外周部の温度が実質均一となるように、前記インヒータおよび前記アウトヒータを第2の位置に配置して、前記保持部材上の前記ウェーハを所定の温度で加熱し、
前記ウェーハを回転させ、
前記ウェーハ上にプロセスガスを供給することを特徴とする半導体製造方法。
Bring wafers into the reactor,
Place the wafer on the raised push-up shaft,
An in-heater for heating the wafer and an out-heater for heating the outer periphery of the wafer are arranged at the first position so that the temperature difference between the center and the outer periphery of the wafer has a predetermined range. The temperature of the wafer on the push-up shaft is increased by the in-heater and the out-heater,
Lowering the push-up shaft to hold the wafer on a holding member;
The in-heater and the out-heater are arranged at a second position so that the temperatures of the center and outer periphery of the wafer are substantially uniform, and the wafer on the holding member is heated at a predetermined temperature,
Rotate the wafer,
A semiconductor manufacturing method, wherein a process gas is supplied onto the wafer.
前記ウェーハは、突き上げシャフトを下降させるまで、凹状態で維持されることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造方法。   2. The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the wafer is maintained in a concave state until the push-up shaft is lowered. 前記突き上げシャフトを上昇させた状態で、前記インヒータより前記アウトヒータの温度が低くなるように制御することを特徴とする前記請求項1または請求項2に記載の半導体製造方法。   The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the temperature of the outheater is controlled to be lower than that of the inheater in a state where the push-up shaft is raised. 前記アウトヒータを、前記インヒータと前記保持部材との間で上下に移動させることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の半導体製造方法。   The semiconductor manufacturing method according to claim 1, wherein the outheater is moved up and down between the inheater and the holding member. ウェーハが成膜処理される反応炉と、
前記反応炉にプロセスガスを供給するためのガス供給機構と、
前記反応炉よりガスを排出するためのガス排出機構と、
前記ウェーハを上昇・下降させるための突き上げシャフトを有するウェーハ駆動機構と、
前記ウェーハを載置する保持部材と、
前記保持部材の下部に設置され、前記ウェーハを所定の温度に加熱するためのインヒータと、
前記保持部材の下部で、前記インヒータの上部に設置され、前記ウェーハの外周部を所定の温度に加熱するためのアウトヒータと、
前記インヒータおよび前記アウトヒータの位置を、それぞれ独立して上下に移動させるためのヒータ駆動機構と、
前記インヒータおよび前記アウトヒータの温度を、それぞれ制御するための温度制御機構と、
前記ウェーハを回転させるための回転機構と、を備えることを特徴とする半導体製造装置。
A reactor in which wafers are deposited, and
A gas supply mechanism for supplying process gas to the reactor;
A gas discharge mechanism for discharging gas from the reactor;
A wafer drive mechanism having a push-up shaft for raising and lowering the wafer;
A holding member for placing the wafer;
An in-heater installed under the holding member and for heating the wafer to a predetermined temperature;
An outheater for heating the outer periphery of the wafer to a predetermined temperature, which is installed at the top of the inheater at the bottom of the holding member;
A heater driving mechanism for independently moving the positions of the in-heater and the out-heater up and down,
A temperature control mechanism for controlling the temperatures of the in-heater and the out-heater, and
A semiconductor manufacturing apparatus comprising: a rotation mechanism for rotating the wafer.
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